“宇”是個空間概念，它包含各個方向，如東南西北；“宙”則指一切不同的具體時間，包括過去、現在、白天、黑夜等。“宇宙”就是時間和空間的統一。那麼宇宙是什麼時候、如何誕生的？宇宙具有什麼樣的形狀和結構？宇宙是由什麼組成的？宇宙經曆了怎樣的演化曆程、將來如何結局？這些問題都是人類所關心的。
本章概略闡述了宇宙的起源、宇宙的結構和宇宙的演化等諸多方麵關於宇宙的基本情況。從遠古的神話傳說、古宇宙觀到現代宇宙學說，特別是“宇宙大爆炸”理論，從宇宙的宏觀結構到微觀結構，從宇宙的正常物質、暗物質到暗能量組成，從宇宙的過去、現在和將來等方麵，使讀者對宇宙的起源有一個係統、整體、全麵和科學的認識。1.1宇宙起源
關於宇宙的起源，有過許多神話傳說。基督教認為是上帝創造了世界，中國古代神話則認為是盤古開辟了天地。然而神話與故事終究是傳說，被賦予了太多的想象與虛構。透過人類發展的曆史和對宇宙的探索，人類一直在不懈地追求著宇宙起源的真正原因，科學家們對宇宙的起源做了種種研究和推測，提出了許多科學假說。在眾多關於宇宙起源的假說中，最具說服力的首推“宇宙大爆炸”理論，該理論認為宇宙是由大約137億年前發生的一次大爆炸形成的，這為宇宙起源的研究開拓了新的課題，也為人類留下了更為廣闊的探索空間。
1.1.1宇宙起源神話及古宇宙觀
宇宙，這是一個既熟悉而又帶有神秘色彩的字眼，為了探尋無窮宇宙中的奧秘，人類對宇宙進行了不懈的探索，其探索過程幾乎和人類的曆史一樣長。在幾千年的悠久曆史文化中，對宇宙的起源、進化及形成，世界各族人民懷著好奇之心，在相對獨立的條件下，演繹出了各自的創世神話和宇宙觀。
（1）盤古說
盤古是中國古代傳說中開天辟地的神。傳說在天地還沒有開辟以前，宇宙是一個像“大雞蛋”一樣混沌的一團。一個叫作盤古的巨人在這個“大雞蛋”中一直酣睡了約一萬八千年，醒來時發現周圍一團黑暗，他便舉起巨大的斧子向黑暗劈去，一聲巨響，“大雞蛋”碎了，千萬年的混沌被攪動了。其中又輕又清的東西慢慢上升並漸漸散開，變成藍色的天空；而那些厚重混濁的東西慢慢地下降，變成了腳下的土地。盤古站在這天地之間非常高興。但他很怕天地再合攏起來變成以前的樣子，於是就用雙手撐著青天，雙腳踏著大地，自己的身體每天長高一丈，天地間的距離也隨著他的身體每天增高一丈。這樣一直過了十萬八千年，天越來越高，地越來越厚，盤古的身體長得有九萬裏那麼高了。
盤古憑借著自己的神力終於把天地開辟出來了，可是他也累死了。盤古死後，他嘴裏呼出的氣變成了四季飄動的雲，聲音變成了天空的雷霆，左眼變成了太陽，右眼變成了月亮，頭發和胡須變成了夜空的星星；身體變成了東、西、南、北四極和雄偉的三山五嶽，血液變成了江河，筋脈變成了道路，肌肉變成了農田，牙齒、骨骼和骨髓變成了地下礦藏，皮膚和汗毛變成了大地上的草木，汗水變成了雨露。傳說盤古的魂魄在他死後變成了人類，所以都說人類是世上的萬物之靈。
（2）蓋天說
蓋天說是我國古代最早的宇宙結構學說。這一學說認為：天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上；地是方形的，像一個棋盤；日月星辰則像爬蟲一樣過往天空。因此這一學說又被稱為天圓地方說。
天圓地方說雖然符合當時人們粗淺的觀察常識，但實際上卻很難自圓其說。比如方形的地和圓形的天是怎樣連接起來的，就是一個問題。後來，天圓地方說又被修改為：天並不與地相接，而是像一把傘高懸在大地上空，中間有繩子縛住它的樞紐，四周還有八根柱子支撐著。但是，這八根柱子撐在什麼地方呢？扯著傘的繩子又拴在哪裏？這些都是天圓地方說無法回答的。
到了戰國末期，新的蓋天說誕生了。新蓋天說認為：天像覆蓋著的鬥笠，地像覆蓋著的盤子，天和地並不相交，它們之間相距8萬裏，盤子的最高點便是北極。太陽圍繞北極旋轉，太陽落下後並不是落到地下麵，而是到了我們看不見的地方，就像一個人舉著火把跑遠了，我們就看不到了一樣。新蓋天說不僅在認識上比天圓地方說前進了一大步，而且對古代天文學的發展產生了重要的影響。
在新蓋天說中，有一套很有趣的顯示天高地遠的數字和一張說明太陽運行規律的示意圖——七衡六間圖。七衡六間圖由七個同心圓組成，每一個圓為一衡，衡與衡之間為一間，衡間相去一萬九千八百三十三裏一百步，每一衡表示太陽在不同季節的運行軌道。每年冬至，太陽沿最外一個圓（外衡）運行，太陽出於東南而沒於西南，日中時距地平高度最低；夏至，太陽沿最內一圓（內衡）運行，太陽出於西北而沒於西北，日中時距地平高度最高；春分秋分時，太陽沿當中一個圓（中衡）運行，太陽出於正東而沒於正西，日中時距地平高度適中。各個節令都沿不同的衡運動）。後世中許多圭表都是高八尺，就是和新蓋天說中的天地相距八萬裏有直接關係。
蓋天說是一種原始的宇宙認識論，它對許多宇宙現象不能做出正確的解釋，同時本身又存在許多漏洞。到了唐代，天文學家僧人一行等人通過精確的測量，徹底否定了蓋天說中“日影千裏差一寸”的說法，蓋天說從此便破滅了。
（3）渾天說
東漢時期，著名的天文學家張衡提出了“渾天說”。渾天說認為：天和地的關係就像雞蛋中蛋白和蛋黃的關係一樣，地被天包在當中。渾天說中天穹的形狀，不像蓋天說中的那樣是半球形的，而是一個南北短、東西長的橢圓球。大地也是一個球，浮在水上回旋漂蕩。後來又有人認為地球是浮於氣上的。
用渾天說來說明日月星辰的出沒是相當簡潔而自然的。渾天說認為：日月星辰都附著在天球上。白天，太陽升到我們麵對的這邊來，星星落到地球的背麵去；到了夜晚，太陽落到地球背麵去，星星升上來。如此周而複始，便有了星辰日月的出沒。
渾天說把地球作為宇宙的中心，這一點與盛行於歐洲古代的地心說不謀而合。不過，渾天說雖然認為日月星辰都附著在一個堅固的天球上，但並不認為天球之外就一無所有了，它認為那裏是未知的世界。這是渾天說比西方的地心說高明的地方。
渾天說提出後，並未能立即取代蓋天說，而是兩家各執己見，爭論不休。但是，在宇宙結構的認識上，渾天說顯然要比蓋天說進步得多，能更好地解釋許多天象。
另一方麵，渾天說有兩大法寶：一是當時最先進的觀天儀——渾天儀。借助於它，渾天說支持者可以用精確的觀測事實來論證渾天說。在中國古代，依據這些觀測事實而製定的曆法具有相當的精度，這是蓋天說所無法比擬的。另一大法寶就是渾象。利用它可以形象地演示天體的運行，使人們不得不折服於渾天說的卓越思想。因此，渾天說逐漸取得了優勢地位。
到了唐代，天文學家僧人一行等人通過大量的測量徹底否定了蓋天說，此後，渾天說在中國古代天文領域稱雄了上千年。
落下閎是渾天說的創始人之一，經他改進的赤道式渾天儀，在中國用了兩千年。他還在天文學史上首次準確推算出135個月的日、月食周期，即11年應發生23次日食。根據這個周期，人類可以對日食、月食進行預報，並可校正陰曆。
（4）宣夜說
宣夜說是我國曆史上宇宙無限論思想的體現，在戰國後期至東漢初期形成。東漢郗萌總結宣夜說為：天無形質且“高遠無極”，日月星辰靠“氣”浮於空中。宇宙沒有固定的形狀且是無限的，日月星辰並不是綴附在天球上的，它們都靠氣的作用自然地漂浮在宇宙之中，並進行運動或靜止。
不論是中國古代的蓋天說、渾天說，還是西方古代的地心說，乃至哥白尼的日心說，都把天看作一個堅硬的球體，星星都固定在這個球殼上。宣夜說打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學說中是非常難得的。因此，宣夜說也可以說是中國古代一種樸素的無限宇宙觀念。
然而，宣夜說認為，日月星辰“或順或逆，伏見無常，進退不同，由乎無所根係，故各異也”，所以對它們的運行規律也無從談起。另外，宣夜說沒有提出自己獨立的對於天體坐標及其運動的量度方法。這是宣夜說在一千多年內不能得到廣泛發展的重要原因。
總之，宣夜說認為宇宙在空間上是無邊無際的，並且進一步提出宇宙在時間上也是無始無終無限的思想，在人類天文學發展史上寫下了光輝的一頁。可惜宣夜說的卓越思想，在中國古代沒有受到重視，幾乎失傳。
（5）托勒密地心說
古希臘天文學家、地理學家和光學家托勒密於2世紀提出了自己的宇宙結構學說，即地心說。其實，地心說是古希臘偉大的哲學家、科學家和教育家亞裏士多德的首創，亞裏士多德認為宇宙的運動是由上帝推動的。他認為：宇宙是一個有限的球體，分為天地兩層，地球位於宇宙中心，所以日月圍繞地球運行，物體總是落向地麵；地球之外有9個等距天層，由裏到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原動力天，此外空無一物；各個天層自己不會動，上帝推動了恒星天層，恒星天層帶動了所有的天層運動；人居住的地球，靜靜地屹立在宇宙的中心。
托勒密全麵繼承了亞裏士多德的地心說，並利用前人的積累和自己長期觀測得到的數據，寫成了8卷本的《偉大論》。在書中，他把亞裏士多德的9層天擴大為11層天，把原動力天改為晶瑩天，又往外添加了最高天和淨火天。托勒密設想：各行星都繞著一個較小的圓周運動，而每個圓的圓心則在以地球為中心的圓周上運動。他把繞地球的那個圓叫“均輪”，每個小圓叫“本輪”，均輪是一些偏心圓。同時假設地球並不恰好在均輪的中心，而是偏開一定的距離。日月行星除沿上述軌道運行外，還與眾恒星一起，每天繞地球轉動一周。托勒密這個不反映宇宙實際結構的數學圖景，卻較為完滿地解釋了當時觀測到的行星運動情況，並在航海上取得了實用價值，從而被人們廣為信奉。
在當時的曆史條件下，托勒密提出的行星體係學說，是具有進步意義的。首先，它肯定了大地是一個懸空著的沒有支柱的球體。其次，從恒星天體上區分出行星、日、月是離我們較近的一群天體，這是把太陽係從眾星中識別出來的關鍵性一步。
托勒密地心說並不具有物理的真實性，而隻是一個計算天體位置的數學方案。至於教會利用和維護地心說，那是托勒密死後一千多年的事情了。教會之所以維護地心說，隻是想歪曲它以證明教義中描繪的天堂、人間、地獄的圖像。所以，托勒密的宇宙學說同當時的宗教並沒有什麼必然的聯係。
（6）哥白尼日心說
16世紀，人們相信的是托勒密創立的宇宙模式。然而，經過科學家們的仔細觀測，幾百年之後，這一模式的漏洞變得越來越明顯。因為這一模式稱每顆行星都沿著一個小軌道做圓周運動，而小軌道又沿著該行星的大軌道繞地球做圓周運動。但科學家們發現行星運行規律與托勒密的宇宙模式並不吻合。隨後，一些科學家修正了托勒密的宇宙軌道學說，並在原有的軌道或稱小天體軌道上又增加了更多的天體運行軌道，行星就這樣沿著一道又一道的軌道做圓周運動。
哥白尼用先進技術來改進托勒密的測量結果，以期取消一些小軌道。在近20年的時間裏，哥白尼不辭辛勞日夜測量行星的位置，但其測量獲得的結果仍然與托勒密的天體運行模式沒有多少差別。但是，哥白尼沒有放棄，因為他想知道在另一個運行著的行星上觀察這些行星的運行情況會是什麼樣的。基於這種設想，一年裏哥白尼在不同的時間、不同的地點從地球上觀察行星，並發現每一個行星的情況都不相同，這時他意識到地球不可能位於行星軌道的中心。
經過20年的觀測，哥白尼發現唯獨太陽的周期變化不明顯。這意味著地球和太陽的距離始終沒有改變。因此他大膽預測：如果地球不是宇宙的中心，那麼宇宙的中心就是太陽。他立刻想到如果把太陽放在宇宙的中心位置，那麼地球就該繞著太陽運行。這樣他就可以取消所有的小圓軌道模式，直接讓所有的已知行星圍繞太陽做圓周運動。
由於害怕教會的懲罰，哥白尼在世時不敢公開他的發現。直到1543年，這一發現才公諸天下。即便在那個時候，哥白尼的發現還是不斷受到教會、大學等機構與天文學家的蔑視和嘲笑。終於，在60年後，開普勒和伽利略證明了哥白尼是正確的。
（7）古巴比倫的宇宙觀
在古巴比倫，人們認為是魔力女神死後才造就了天與地。埃利什與水神阿普蘇和蒂馬特產卵生育了數代天神，這些後代天神中伊阿是長兄，他還有許多個弟弟。由於這些小天神很調皮，經常吵鬧，使得阿普蘇和蒂馬特無法安然入睡，於是，阿普蘇密謀要殺死這些小天神。然而，消息不脛而走，被伊阿知道了，伊阿搶先動手將阿普蘇殺死了。蒂馬特得知噩耗後發誓要報仇，於是她創造出了許多怪物，其中包括瘋狗、蠍人、半牛人和巨龍等。與此同時，伊阿和女神達姆基娜也創造了長著四個眼睛和四個耳朵的馬杜克。馬杜克成為了伊阿和達姆基娜的保護神。在馬杜克和蒂馬特的惡戰中，馬杜克用一支箭射中了蒂馬特的心髒。蒂馬特的身體被撕成兩半，變成天與地，之後馬杜克又創造了人類，讓人類去做天神不願做的苦力差事，世界由此誕生。
（8）古埃及的宇宙觀
古埃及人有幾種關於天地的“創世神話”和宇宙觀，但不論哪一種都認為最初的原始世界是由混沌的水構成的。
在古埃及的創世神話中，世界最初是處於混沌而無序的狀態的。天神阿圖姆希望自己具有靈魂和肉體，為了能在這個混沌的世界中占有一席之地，能夠立足，他創造了一座小山。由於他沒有性別，隻能想別的辦法創造後代，於是他從嘴裏吐出了一個兒子，即空氣之神——舒，接著，他又吐出了一個女兒，即濕氣之神——特夫努特。這兩個新創造出來的小天神負責重新改變宇宙的混沌狀態。於是，舒和特夫努特創造了土地之神格布及天空之神努特。剛開始時，格布和努特是互相糾纏在一起的，後來，格布將努特舉起來了，新的世界秩序便漸漸建立了起來。而舒和特夫努特則消失在黑暗之中。阿圖姆為了尋找舒和特夫努特，挖出了自己那雙能看到一切事物的眼睛，最後找到了舒和特夫努特，使得他們再次返回到阿圖姆的身邊。阿圖姆十分高興，激動得眼淚都流了下來，而落下的淚，落在地麵上就形成了整個人類。
在古埃及木乃伊的棺木上繪畫著古埃及人的另一種創世神話：大地是身披植物的男神西布的身軀，天穹則是屈身拱腰、姿態優美的女神呂蒂。最初，西布和呂蒂是相互聯合在一起，靜止於原始水中的。在創世之日，一個新的大氣之神舒從原始水中出現，把西布和呂蒂分開。他用雙手把女神呂蒂承托在上，而呂蒂就把雙手伸開、叉開雙腿支撐自己，成為天宇的四根柱子。西布的身體成為大地之後，立即被綠色的植物覆蓋了，在這之後，動物和人誕生了。太陽神原來藏在原始水中蓮蓬的花蕾裏，天地分開之後，蓮蓬的花蕾開放，太陽神騰空而起，升到天空，照耀天地，使宇宙溫暖起來。
古埃及人的第三種創世神話，有點類似於古代中國的天圓地方說。它認為：天是一塊平坦的或穹廬形的天花板，四方各有一個天柱（山峰）支撐，星星是用鐵鏈懸掛在天上的燈；地是一個方形盒子，南方的一端稍長，方盒的底略呈凹形，埃及就處在這凹形的中心；在方盒的邊沿，圍繞著一條大河，尼羅河隻是這條大河的一條支流；河上有一條大船載著太陽往返於東方和西方，使大地形成黑夜和白晝。古代埃及人之所以產生這類觀念，是與他們生活的尼羅河凹地的地形有關的。古埃及人的生活全部集中在這條狹窄的，總共隻有三四千米寬的尼羅河衝積地帶之內，天長日久，就產生了以上種種觀念，以後又增添了許多神話色彩，從而流傳至今。
（9）《聖經》創世紀神話
在這些眾多故事傳說中，最被西方人認可、信仰的便是《聖經》中記載的關於宇宙起源的一個神話故事。
根據《聖經·創世記》中所記錄的文字，可以推算出宇宙的誕生時間是在公元前4004年10月23日上午9時。上帝憑自己巨大的法力創造了宇宙，僅僅用六天時間便將一個混沌的世界分開，創造出了一個神秘莫測的宇宙大世界。
起初，地是空虛混沌的，上帝的靈運行在水上麵。上帝想，要是有光就好了，於是，他在黑暗、混沌和水的大地上創造了“光”，宇宙的第一縷光出現了，光暗分開了。上帝稱光為晝，暗為夜，分出了晝夜。上帝創造了空間，一個有著黑暗與光明的空間。這是第一日。
第二日，上帝在創造了空間後，發現空間沒有上下之分，看上去沒有層次。他說，諸水之間要有層次，於是，上帝造出了空氣，將空氣以上和空氣之下的水分開了，上帝稱空氣為天。
第三日，上帝將水聚集在一起，使陸地露出了水麵。上帝稱陸地上旱處為地，聚水之處為海。上帝說，既然是地，地上要長出青草和菜蔬，還有可以結果的樹木，果子都包著核，這樣各從其類。這些有生命的植物誕生了。因為植物是有生命的，上帝也間接地創造出了時間。
第四日，上帝創造了日、月和星星。在還沒有日月星辰之前，上帝已經創造出了“光”，天上要有光體，可以分晝夜，作記號，定節令、日子、歲月，並要發光在天空，普照在地上。於是，上帝造出了兩個大光體，稍大的管晝，小的管夜。接著又造了眾星，並把這些光體擺列在天空，普照大地，管理晝夜，分別明暗。上帝在這一天創造了宇宙係統。
第五日，因為上帝不在塵世，自然最先想到的便是天空和水中。上帝說，有水的存在，必然可以多多滋生有生命的物體，於是，上帝創造出了水中的動物，各從其類。接著又造出了各種飛鳥，各從其類。上帝賜福給這一切，滋生繁多，充滿海中的水。鳥雀也可生在地上。這一日，上帝創造了生命。
第六日，上帝看見地上還沒有什麼活物，於是，創造出了陸地上的動物，各從其類。上帝看著這些動物，感覺似乎還缺少了點什麼。他左思右想，想到了，便按照自己的樣子創造了人。上帝賜福他們，並讓他們管理海裏的魚、空中的鳥、地上的牲畜及一切昆蟲。上帝將地上一切結種子的菜蔬和所有樹上結有核的果子，全賜給人類作食物。上帝還將地上的青草賜給地上的走獸、空中的飛鳥和各種爬在地上有生命的動物，作為它們的食物。上帝看著這眼前的一切，心滿意足地笑了。
第七日，上帝創造完了宇宙及其宇宙裏的天地萬物，便安息了。這一日也被定為聖日（安息日）。
長久以來，人們一直認為《聖經》第一章《創世紀》中的記載隻是一個神話故事，就像中國流傳的“誇父追日”“女媧補天”一樣，都是古人虛構的。然而，西羅德博士經過25年的長期研究，2001年發表新作《科學神學：科學智慧和聖經智慧的彙合》，公布了自己研究科學與《聖經》關係的最新成果，發現《聖經》中的記載是真實的，它們都可以從科學資料中找到證據。
《創世記》的第一日發生在157.5億年前，“神創造天地；光暗分開了”相當於：大爆炸創造宇宙，電子與原子結合產生光線，星河開始形成。
第二日發生在77.5億年前，“神創造空氣，稱空氣為天，有晚上，有早晨”相當於：銀河形成，太陽和主要星球形成。
第三日發生在37.5億年前，“神聚水為海，稱旱地為地。青草、菜蔬、果樹出現”相當於：地球冷卻，液體水出現，菌藻類生物形成。
第四日發生在17.5億年前，“神造光體普照大地，日月顯現”相當於：地球大氣變透明，光合作用產生豐富的氧氣。
第五日發生在7.5億年前，“神造水中動物，空中飛鳥”相當於：水生動物及帶翼昆蟲出現。
第六日發生在2.5億年前，“神造飛禽走獸，神造人”相當於：百分之九十的古生物滅跡後，各類動物布滿大地，人類出現。
1.1.2現代宇宙起源假說
關於宇宙的起源神話，豐富而生動。而宇宙的起源、誕生問題也更是眾說紛紜，引導著人們從更深層次的領域、更科學的角度探索宇宙誕生之謎。到目前為止，關於宇宙起源的假說和理論已有四十多種，各種說法不一，其中較有說服力的是大爆炸理論。
（1）相對論宇宙說
相對論宇宙說是在愛因斯坦的引力理論和相對論力學的基礎上建立起來的宇宙理論。它的一些基本結論都是根據所謂宇宙學原理（宇宙物質在大尺度上具有均勻各向同性）的假定而推得的。
根據宇宙學原理的假定，廣義相對論認為可以用時間空間的彎曲來等效物體所受的引力作用。在物體所受的引力不強、時間空間彎曲的程度很小的情況下，廣義相對論的預言同牛頓萬有引力定律和牛頓運動定律的預言趨於一致；而在引力較強、時間空間彎曲較大的情況下，兩者就會出現區別。因此在太陽係中，隻有在非常靠近太陽的區域才可以觀測到廣義相對論所預言的“水星近日點反常進動”以及“光線的引力透鏡效應”。在太陽係中其他行星運行的區域，引力很小，廣義相對論所討論的時間空間彎曲的程度很小，因此廣義相對論的預言就同牛頓萬有引力定律和牛頓運動定律的預言趨於一致。對太陽係外廣大的宇宙空間而言，除了在一些很小的區域中存在強引力場，如其他恒星、中子星、黑洞和星係的中心附近，其他廣大區域的引力場都非常弱，不可能觀測到時間空間的彎曲現象。因此對絕大部分天體的運動，用牛頓萬有引力定律和牛頓運動定律來處理可以做到足夠的精確，沒有必要考慮廣義相對論效應。
其實，現代科學證明，宇宙學原理與廣義相對論並沒有太多的關聯性。宇宙學原理純粹是一個假設。它假設宇宙中物質的分布是均勻的，從任何一點向任何方向觀測都是相同的。宇宙中天體分布的層次結構和旋轉運動說明，宇宙學原理的這個假設是不符合客觀現實的，也是不合理的。宇宙學原理假設的引進純粹是為了簡化問題，以便數學上容易描述和求解，沒有任何物理和實際觀測基礎。因此建立在這一假設基礎上的宇宙標準學理論模型不能正確描述宇宙的客觀現實。
（2）永恒宇宙假說
這種假說認為：宇宙並不是像人們所說的那樣動蕩不定，自從開天辟地以來，宇宙中的星體、星體密度以及它們的空間運動都處於一種穩定狀態，這就是宇宙永恒假說。這種假說是英國天文學家霍伊爾、邦迪和戈爾特等人提出來的。他們把宇宙中的物質分成以下幾大類：恒星、小行星、隕石、宇宙塵埃、星雲、射電源、脈衝星、類星體、星際介質等，並認為這些物質在大尺度範圍內處於一種力和物質的平衡狀態。這就是說，一些星體在某處湮滅了，在另一處就一定會有新的星體產生。宇宙隻是在局部發生變化，在整體範圍內則是穩定的。
（3）宇宙大爆炸理論
1927年，比利時數學家勒梅特提出了這一觀點，他認為最初宇宙的物質集中在一個超原子的“宇宙蛋”裏，在一次無與倫比的大爆炸中分裂成無數碎片，形成了今天的宇宙。1948年，俄裔美國科學家伽莫夫提出了“宇宙大爆炸理論”，詳細勾畫出宇宙誕生的過程。
何謂“大爆炸理論”？其實質就是：宇宙誕生之前，沒有時間，沒有空間，也沒有物質和能量。大約在137億年前，在這四大皆空的“無”中，一個體積無限小、質量無限大的“原點”爆炸了，這個點就是“宇宙蛋”。時空從這一刻開始，物質和能量由此產生，宇宙也由此誕生，這就是宇宙創生的大爆炸。
根據大爆炸理論的觀點，我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化史，在這個時期裏，宇宙體係並不是靜止的，而是在不斷地膨脹，使物質密度從密到稀地演化。這一從熱到冷、從密到稀的過程如同一次規模很大的爆炸。
剛剛誕生的宇宙是熾熱、致密的，在宇宙誕生的最初1秒鍾過後，溫度極高，大約有100億攝氏度以上，物質密度也相當大，整個宇宙體係達到平衡，這時的宇宙間隻有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。
隨著宇宙的迅速膨脹，其溫度也迅速下降。當溫度降到10億攝氏度左右時，中子開始失去自由存在的條件，它要麼發生衰變，要麼與質子結合成重氫、氦等元素，化學元素就是從這一時期開始形成的。
溫度進一步下降到100萬攝氏度後，早期形成化學元素的過程結束。宇宙間的物質主要是質子、電子、光子和一些比較輕的原子核。
當溫度降到幾千攝氏度時，輻射減退，宇宙間主要是氣態物質。氣體逐漸凝聚成氣雲，再進一步逐漸演化成各種各樣的恒星、行星體係，在個別天體上甚至還出現了生命的跡象。隨後，隨著時空的推移，成為我們今天看到的宇宙。
人類誕生後，宇宙整體膨脹的過程還未停止，至今宇宙仍在繼續膨脹著。天文學家們根據觀測，發現太空中有很多恒星目前仍在向外移動。1929年美國天文學家哈勃就發現了銀河係之外的河外星係普遍具有紅移現象（星體向遠方移去的現象）。此外，粒子物理學通過實驗也進一步證實了這一點，並支持這種“大爆炸理論”。大爆炸理論與1916年愛因斯坦發表的廣義相對論完全相符合。
大爆炸理論提出後一直寂寂無聞。直到20世紀50年代，人們才開始廣泛注意這個理論，但也隻是覺得它很好玩，並不信服。相比之下，人們更願意相信宇宙是穩定的、永恒的。當時的一些科學家也反對這一理論，他們譏笑伽莫夫說：“如果宇宙起始於某次大爆炸，這種爆炸理應留下某種遺跡，那就請把它找出來吧！”
與他們的惡意願望相反，大爆炸的遺跡在1964年果真被找到了。這就是宇宙微波背景輻射宇宙微波背景輻射的發現被認為是20世紀天文學的一項重大成就。它對現代宇宙學所產生的深遠影響，可以與河外星係紅移的發現相比擬。對於近代天文學來說，它具有非常重要的意義，為“宇宙大爆炸理論”提供了一個有力的證據，並且與類星體、脈衝星、星際有機分子一道，並稱為20世紀60年代天文學的“四大發現”。彭齊亞斯和威爾遜因為發現了宇宙微波背景輻射而獲得1978年的諾貝爾物理學獎，受到了天文學界的推崇。，它像化石一樣記錄了宇宙產生時的情況。至此，“宇宙大爆炸模型”終於能夠站起來“說話”了，它與DNA雙螺旋模型、地球板塊模型、誇克模型一起，被認為是“20世紀科學中最重要的四個模型”。